SU1748978A1 - Способ сварки металлов трением - Google Patents

Abstract

Использование: при сварке трением различных деталей дл  уменьшени  начального момента трени . Сущность изобретени : на торце однсй из свариваемых заготовок выполн ют кольцевую проточку с заданными размерами. При сварке заготовок из разнородных металлов проточку выполн ют на торце заготовки из менее пластичного материала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил, 1 табл. « Ј

Description

Изобретение относитс  к сварке трением и может быть использовано при сварке трением деталей комбайна.

В процессе сварки трением электродвигатель и ходова  часть машины испытывают большие нагрузки вследствие резкого возрастани  сопротивлени  силам вращени  в начальный период сварки. Причем, чем ближе диаметр заготовок к предельно допустимому диаметру заготовок, свариваемых на данном оборудовании, тем эти нагрузки больше. Это приводит к резкому снижению скорости вращени  шпиндел  машины и быстрому износу оборудовани . Дл  повышени  надежности работы оборудовани  необходимо уменьшить величину мального крут щего момента в начале процесса сварки на стадии сухого трени  и активных деформаций металла Уменьшение крут щего момента осуществл етс  несколькими способами.

Известен способ сварки, и котором примен етс  наложение ультразвуковых колебаний , снижающих коэффициент трени  и предел текучести металла, что в свою очередь ведет к снижению крут щего момента.

Недостатком такого способа  вл етс  то, что осуществить наложение ультразвуковых колебаний на контактирующих поверхност х свариЕаемых заготовок трудно в виду необходимости применени  ультразвукового преобразовател  большой мощности .

Известен способ сварки трением, в котором при увеличении крут щего момента на валу шпиндел  машины автоматически регулируетс  давление путем специального центробежного регул тора, соединенного с валом электродвигател .

Р --ЧЭ

sj 00

Недостатком такого способа  вл етс  сложность доработки обычной машины таким регул тором, а также большие пиковые нагрузки на ходовую часть машины в начальный момент сварки.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ сварки трением, в котором уменьшение начального момента трени  осуществл етс  путем специальной подготовки торцовых поверхностей свариваемых загоювок. Эта цель достигаетс  уменьшением начальной поверхности контакта свариваемых заготовок одинакового диаметра путем выполнени  на обеих заготовках выборок металла В данном случае рассматриваем сварку заготовок ответственных конструктивных элементов, а также элементов , работающих в услови х динамических нагрузок, что определ ет одинаковость геометрических размеров торцовых поверхностей заготовок

В известном способе предложено несколько вариантов уменьшени  контактирующих поверхностей свариваемых заготовок В виде сн ти  фасок под углом 2-5°, диаметром DI (0,5-0,8)0, глубиной ,8 и в виде сверлени  отверстий в торцевых поверхност х обеих заготовок глубиной b i, где D-диаметр заготовок, - осадка одной заготовки Известно, что средний по сечению коэффициент трени  измен етс  также, как и момент трени  и  вл етс  функцией многих переменных. Он зависит от температуры на поверхности трени , давлени , скорости относительного движени  в рассматриваемой точке этой поверхности, причем чем дальше от центра вращени  отстоит рассматриваема  точка, тем меньший коэффициент трени  в этой части заготовки Поэтому степень уменьшени  начального момента трени , предложенна  по первому варианту путем сн ти  фаски по наружному диаметру, малоэффективна. По второму варианту , во-первых, не указываютс  диаметры отверстий, что  вл етс  существенным параметром дл  сварного шва, а во-вторых, указанна  величина глубины отверстий ослабит несущую Способность сварного сое- Дичени , так как его площадь будет определ тьс  величиной первоначально ктштактируемых площадей заготовок Кро- эде этого, общим недостатком предложенных вариантов  вл етс  необходимость подготовки торцовых поверхностей у обеих заготовок, причем с использованием, как минимум, двух переходов (торцовка - сн тие фасок под углом 2-5°, торцовка - дент- ровка - сверление), что повышает тр удоем- кость сварки.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы оборудовани 

Поставленна  цель достигаетс  тем, что соедин емые цилиндрические заготовки с

выборками привод т в контакт с приложением усили  сжати  при одновременном относительном их перемещении, при этом скорость относительного перемещени  посто нна , но, выборку производ т в виде

кольцевой проточки в одной из заготовок с соотношением диаметров Di2 2(D22 - Оз2}, где Di - диаметр заготовки; D2 - больший диаметр проточки, выполненной в пределах 0,,85Di; Оз- меньший диаметр проточки , а глубина проточки b 1 /31, где I - длина деформируемой части заготовки При сварке заготовок из разных по составу сталей выборку производ т в заготовке из менее пластичного материала.

В виду того, что в начальный момент

сварки площадь контактируемых поверхностей уменьшаетс  за счет выборки, в одной из заготовок снижаютс  пиковые нагрузки на ходовую часть машины Процесс сварки

проходит без резких снижений скорости вращени  шпиндел  машины, что повышает надежность работы оборудовани 

На фиг 1 изображены заготовки перед сваркой1 на фиг 2 - то же после сварки на

фиг. 3 - то же, подготовленные дл  сварки предлагаемым способом

Сущность способа заключаетс  в том что в одной из заготовок по торцу выполн етс  кольцева  выборка металла в соотношении диаметров Ог 2(0а2 - Оз2), где Di - диаметр заготовки, 02 - больший диаметр выборки, выполненный в пределах 0 75- 0,85Di, Оз - меньший диаметр выборки, оп- редел емый из вышеприведенной

формулы. Глубину выборки b дл  качественного соединени  как показали металлографические исследовани , достаточно выбрать равной b 1 /3, где - длина деформируемой части заготовки

В виду того что в начальный момент

сварки площадь контактируемых поверхностей уменьшаетс  за счет выборки в одной из заготовок, снижаютс  пиковые нагрузки на ходовую часть машины, и шпиндель машины вращаетс  с посто нной скоростью. Результаты изменени  соотношени  площадей выборки Si к полной поверхности торца заготовки S на относительное изменение скорости вращени  шпиндел  Дл%

при глубине выборки b 1/31 приведены в таблице.

Лабораторные исследований и анализ полученных данных показал что наименьшее изменение скорости, а следовательно и

наименьший начальный крут щий момент на валу шпиндел  наступает при Si 0.5S, что соответствует соотношению диаметров Ог - 2(D2 - Оз ). Из услови  получени  большей эффективности снижени  момента трени  и лучших условий гратовыделени  целесообразнее кольцевую проточку выполн ть в районе средней окружности торцовой поверхности заготовки, таковыми параметрами кольцевой проточки должны быть:

Da - наибольший диаметр проточки, выполненный в пределах 0,75-0,85Di;

Оз - наименьший диаметр проточки определ етс  из вышеприведенной формулы.

После подготовки торца детали под сварку производитс  сварка трением двух заготовок. Дл  этого заготовку с проточкой 1 привод т во вращение и прижимают к гладкому торцу заготовки 2, закрепленному неподвижно. Начинаетс  сухое трение контактирующих торцов, крут щий момент и мощность тепловыделени  возрастают. Под вли нием температуры металл становитс  более пластичным, получаетс  тонкий слой расплава легкоплавкой эвтектики между трущимис  торцами. Скорость нарастани  сопротивлени  силам вращени  значительно уменьшаетс . Разогретый металл вытесн етс  в грат. Постепенно по мере усадки в контакт вступает оставша с  часть торцовых поверхностей заготовок, предварительно подогрета  теплом, выделившимс  на этом этапе.

При этом, в отличие от известного способа , на процесс сварки одновременно действуют два противоположных фактора, интенсивность одного из которых убывает по мере нарастани  ее у другого. Одним фактором  вл етс  рассмотренное выше снижение скорости увеличени  сил сопротивлени  вращению. Ко второму фактору относ тс   влени , св занные с постепенным вовлечением в процесс сварки относительна холодных участков торцовых поверхностей заготовок и, следовательно, с увеличением сил сопротивлени  вращению и мощности тепловыделени ,

Постепенно процесс тепловыделени  стабилизируетс  на уровне установившегос  момента. В силу этих факторов скорость вращени  шпиндел  измен етс  незначительно , ходова  часть машины не испытывает ударнонарастающих нагрузок, а при сварке разноименных металлов, характерных дл  сварки трением, осуществл етс  относительно симметрична  пластическа  де- формрци  заготовок.

Как показали исследовани  макрошлифа сечени  образца сварки разноименных металлов, более равномерна  пластическа  деформаци  получаетс  при торцовой выборке у заготовки из менее пластичного металла за счет лучших условий теплоотвода в

более пластичную заготовку в виду большего ее сечени  в начальный период сварки,

На ПО Таганрогский комбайновый завод по предложенному способу сварки трением была изготовлена опытна  парти 

вал-шестерн  54-60860, вход ща  в мост ведущих колес самоходного зерноуборочного комбайна.

После изготовлени  деталей по предложенному способу были проведены сравнительные стендовые испытани . Результаты исследований положительные. Сварка деталей по предложенному способу позвол ет сэкономить 30 тыс ч рублей за счет снижени  расхода легированного металла.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1 Способ сварки металлов трением, при котором предварительно подготавливают торцы заготовок, при этом уменьшают площади контактирующих поверхностей, о т л ичающийс  тем. что, с целью повышени  надежности работы оборудовани  путем уменьшени  начального момента трени , уменьшают площадь контактирующих поверхностей свариваемых заготовок, выполн   на торце одной из заготовок кольцевую проточку, размеры которой выбирают из соотношений

   40

   Di 2(D22 - Оз2):

   -2 :

   Ь-1/31,

   где DI - диаметр заготовки;

   02- больший диаметр кольцевой про- точки, Da (0,75-0,85)01;

   03- меньший диаметр кольцевой про- точки;

   b - глубина проточки;

   1- длина деформируемой части заготов- ки,

   2Способ поп, 1,отличающийс  тем, что в случае сварки заготовок с различными физико-механическими свойствами кольцевую проточку выполн ют на торце за

   готовки из менее пластичного материала

   ш

   Я/л#

   Л

   W